细胞外聚合物

细胞外聚合物(EPS)是由微生物分泌到其环境中的高分子量天然聚合物。EPSs建立了生物膜的功能和结构完整性，并被认为是决定生物膜物理化学性质的基本成分。

细胞外聚合物主要由多糖（胞外多糖）和蛋白质组成，但也包括其他大分子，如DNA、脂质和腐殖质。EPS是细菌聚居地的构建材料，要么保持附着在细胞的外表面，要么分泌到其生长培养基中。这些化合物在生物膜形成和细胞附着在表面上很重要。EPS占生物膜总有机物的50%到90%。

胞外多糖（有时也缩写为EPS；此后的EPS糖）是EPS的糖基部分。微生物合成广泛的多功能多糖，包括胞内多糖、结构多糖和胞外多糖或胞外多糖。胞外多糖通常由单糖和一些非碳水化合物取代基（如乙酸盐、丙酮酸盐、琥珀酸盐和磷酸盐）组成）。由于成分的广泛多样性，胞外多糖已在各种食品和制药行业中得到广泛应用。许多微生物EPS糖提供与目前使用的口香糖几乎相同的特性。通过创新方法，人们正在努力用微生物替代传统使用的植物和藻胶。此外，在发现和开发具有新工业应用的新型微生物EPS糖方面取得了相当大的进展。据报道，PantoeaagglomeransZMR7产生的Levan与未经处理的细胞相比会降低横纹肌肉瘤(RD)和乳腺癌(MDA)细胞的活力癌细胞。此外，它对热带利什曼原虫的前鞭毛体具有很高的抗寄生虫活性。

荚膜胞外多糖可以保护病原菌免受干燥和捕食，并有助于其致病性。与漂浮的浮游细菌相比，固定和聚集在生物膜中的固着细菌不太容易受到攻击，因为EPS基质能够充当保护性扩散屏障。细菌细胞的物理和化学特性会受到EPS组成、细胞识别、聚集和在其自然环境中的粘附等影响因素的影响。此外，EPS层充当营养陷阱，促进细菌生长。

一些乳酸菌菌株的胞外多糖，例如乳酸乳球菌亚种。cremoris为发酵乳制品（例如Viili）提供凝胶状质地，并且这些多糖也是可消化的。外多糖工业用途的一个例子是葡聚糖在面包业中的panettone和其他面包中的应用。

胞外多糖可以促进固氮细菌附着在植物根系和土壤颗粒上，从而介导一种共生关系。这对于根和根际的定殖很重要，根际是土壤食物网和生态系统养分循环的关键组成部分。它还允许宿主植物的成功入侵和感染。

细菌细胞外聚合物有助于重金属的生物修复，因为它们具有吸附金属阳离子以及其他溶解物质的能力。这可用于废水系统的处理，因为生物膜能够结合并去除铜、铅、镍和镉等金属。EPS的结合亲和力和金属特异性因聚合物组成以及浓度和pH等因素而异。

在地球微生物学方面，已观察到EPS会影响矿物的沉淀，尤其是碳酸盐。EPS还可能与生物膜悬浮液中的颗粒结合并捕获颗粒，这会限制分散和元素循环。EPS可以增加沉积物稳定性，因为它会影响沉积物的凝聚力、渗透性和侵蚀。有证据表明，EPS的附着力和金属结合能力会影响环境和工业环境中的矿物浸出率。EPS与非生物环境之间的这些相互作用使EPS对生物地球化学循环产生很大影响。

生物膜和细菌动物之间的捕食者-猎物相互作用已被广泛研究，例如土壤栖息的线虫秀丽隐杆线虫。通过产生粘性基质和形成聚集体，鼠疫耶尔森菌生物膜可以通过阻塞秀丽隐杆线虫的嘴来阻止摄食。此外，铜绿假单胞菌生物膜可以阻碍秀丽隐杆线虫的滑行运动，被称为“泥潭表型”，导致秀丽隐杆线虫被困在生物膜内，并阻止线虫探索以易受感染的生物膜为食。这显着降低了捕食者的摄食和繁殖能力，从而促进了生物膜的存活。

研究人员发现，将来自蓝藻的EPS糖添加到废水中，可以去除铜、镉和铅等重金属。EPS糖单独可以与这些重金属发生物理相互作用，并通过生物吸附吸收它们。在将EPS糖添加到废水中之前，可以通过用不同的酸或碱处理EPS糖来优化去除效率。一些受污染的土壤含有高水平的多环芳烃(PAHs)；来自细菌的EPSZoogloeasp.和真菌黑曲霉，可有效去除这些有毒化合物。EPS含有能够降解多环芳烃的酶，如氧化还原酶和水解酶。PAH降解量取决于添加到土壤中的EPS浓度。这种方法被证明是低成本和高效率的。

近年来，人们发现来自海洋细菌的EPS糖可以加快石油泄漏的清理速度。在2010年的深水地平线漏油事件中，这些产生EPS的细菌能够迅速生长和繁殖。后来发现，他们的EPS糖溶解了油并在海洋表面形成油聚集体，从而加快了清洁过程。这些油聚集体还为其他海洋微生物群落提供了宝贵的营养来源。这让科学家可以修改和优化使用EPS糖来清理漏油。

• 醋坦（木醋杆菌）
• 藻酸盐（Azotobactervinelandii）
• 纤维素（木醋杆菌）
• 壳聚糖(Mucoralesspp.)
• 凝乳酶(Alcaligenesfaecalisvar.myxogenes)
• 环孢菌属（农杆菌属、根瘤菌属和黄单胞菌属）
• 葡聚糖（Leuconostocmesenteroides、Leuconostocdextranicum和Lactobacillushilgardii）
• emulsan（醋酸钙不动杆菌）
• 半乳糖多糖（无色杆菌属、放射农杆菌、边缘假单胞菌、根瘤菌属和Zooglea'spp.）
• 半乳糖胺半乳聚糖（Aspergillusspp.）
• 结冷（Aureomonaselodea和Sphingomonaspaucimobilis）
• 葡萄糖醛酸（苜蓿中华根瘤菌）
• N-乙酰氨基葡萄糖（表皮葡萄球菌）
• N-乙酰肝素（大肠杆菌）
• 透明质酸（马链球菌）
• 籼稻(Beijerinckiaindica)
• 克非兰（希氏乳杆菌）
• 香菇多糖（Lentinuselodes）
• 果聚糖(粘稠产碱菌,运动发酵单胞菌,枯草芽孢杆菌)
• 普鲁兰(Aureobasidiumpullulans)
• 菌核葡聚糖（Sclerotiumrolfsii、Sclerotiumdelfinii和Sclerotiumglucanicum）
• 裂褶菌（Schizophylumcommune）
• 斯图尔坦(Pantoeastewartiisubsp.stewartii)
• 琥珀聚糖(Alcaligenesfaecalisvar.myxogenes,Sinorhizobiummeliloti)
• 黄原胶（Xanthomonascampestris）
• 韦兰（产碱菌属）